Zanim zaczniemy omawiać wady i zalety typów teleskopów dostępnych dziś dla miłośników gwiazd, przyjrzyjmy się 5 kluczowym liczbom, które opisują działanie i osiągi każdego teleskopu, począwszy od śmieciowych lunet w domu towarowym, a skończywszy na czcigodnym Kosmicznym Teleskopie Hubble’a. Gdy poznamy te 5 liczb, zrozumiemy podobieństwa i różnice między teleskopami i będziemy wiedzieć, jak wybrać najlepszy teleskop dla własnych zainteresowań i budżetu.

Apertura – wiadra światła

Jak wspomniano w poprzednim artykule, najważniejszą specyfikacją każdego teleskopu jest apertura, czyli średnica głównej soczewki lub lustra teleskopu. Większa apertura pozwala uzyskać jaśniejszy obraz. Apertura ma również wpływ na większość innych kluczowych parametrów teleskopu, w tym na parametry praktyczne (ale nie optyczne), takie jak koszt i ciężar. Dobry teleskop podwórkowy dla nas, amatorów, ma aperturę od 80 mm do 300 mm (3,15″ do 12″) lub większą. Niektóre profesjonalne teleskopy warte miliardy dolarów mają zwierciadła o aperturze 10 metrów (400 cali), czyli mniej więcej wielkości małego stawu pstrągowego.

Zdolność zbierania światła przez teleskop jest wprost proporcjonalna do powierzchni soczewki lub zwierciadła, która z kolei jest związana z kwadratem apertury. Tak więc teleskop z obiektywem o aperturze 200 mm zbiera cztery razy więcej światła niż teleskop z lustrem o aperturze 100 mm. Koszt i waga obiektywu lub zwierciadła również wzrastają proporcjonalnie, czasami szybciej niż kwadrat apertury. To jest główny kompromis i jeden z powodów, dla których nie każdy ma w garażu 25-calowy reflektor dobsonowski. Są one duże, ciężkie i drogie.

Dla porównania, apertura zdrowego i przystosowanego do obserwacji w ciemności oka ludzkiego wynosi 7 mm. Tak więc nawet skromny teleskop o aperturze 100 mm (około 4 cale) ma (100/7)2 = 204 razy większą zdolność zbierania światła niż oko.

Ogniskowa – Pokaż mi obraz

Kiedy światło pada na lustro lub przechodzi przez soczewkę, jest kierowane przez krzywiznę układu optycznego, aby skupić się na płaszczyźnie w pewnej odległości. Długość, na której to się dzieje, nazywana jest ogniskową obiektywu. Na płaszczyźnie ogniskowej soczewki lub zwierciadła można zobaczyć rzeczywisty obraz odległego obiektu. Jeśli więc teleskop z obiektywem jest skierowany na przykład na odległe drzewo lub Księżyc, obraz drzewa lub Księżyca będzie widoczny na ekranie umieszczonym w płaszczyźnie ogniskowej obiektywu.

Ogniskowa obiektywu lub zwierciadła teleskopu wpływa w pewnym stopniu na całkowitą długość teleskopu. Ten 12″ teleskop, który wykorzystuje duże zwierciadło do zbierania światła gwiazd, ma ogniskową około 60″. Tak więc całkowita długość lunety jest dość duża i dla niektórych może być nieporęczna. Niektóre nowoczesne konstrukcje lunet wykorzystują sprytny układ optyczny, aby wcisnąć długą ogniskową do małej tuby optycznej. Ta luneta ma zwierciadło 8″ (200 mm) o ogniskowej 80″ (2000 mm), ale światłosiła składa się do tuby o długości mniejszej niż 20″ (500 mm). Więcej o tego typu lunetach w późniejszym artykule…

Powiększenie – daleko i blisko

Aby uzyskać obraz nadający się do obserwacji wzrokowych, teleskop używa drugiej soczewki lub zbioru soczewek, zwanych okularami, na płaszczyźnie ogniskowej. Okular powiększa obraz z obiektywu. Okular posiada również ogniskową. Powiększenie teleskopu i okularu jest bardzo proste do obliczenia. Jeśli ogniskowa obiektywu wynosi „F”, a ogniskowa okularu „f”, to powiększenie zestawu teleskop/okular wynosi F/f. Na przykład, jeśli teleskop posiada obiektyw o ogniskowej 1200 mm (ok. 48″) i okular o ogniskowej 25 mm (ok. 1″), to jego powiększenie wynosi 1200/25=48x. Prawie wszystkie teleskopy pozwalają na wymianę okularów w celu uzyskania różnych powiększeń. Jeśli w tym przykładzie chcemy uzyskać powiększenie 100x, używamy okularu o ogniskowej 12 mm.

Kolejna zasada… maksymalne użyteczne powiększenie teleskopu to około 50x apertura w calach. Wyższe powiększenie powoduje, że obraz staje się zbyt niewyraźny i rozmyty, by był użyteczny. Tak więc 4-calowy teleskop pozwala uzyskać około 200x, zanim obraz stanie się zbyt rozmyty i niewyraźny. 6-calowy teleskop pozwala uzyskać 300x, i tak dalej. To nie jest sztywna reguła. Czasami, gdy atmosfera jest niestabilna, można uzyskać tylko 20x lub 30x na cal apertury. Przy wysokiej jakości optyce i stałym seeingu można uzyskać 70x lub nawet 100x na cal apertury, czyli np. do 400x przy 4-calowej lunecie. Ale to rzadkość.

Współczynnik ogniskowej – szybciej, jaśniej, mniej

Trzecią kluczową cechą teleskopu jest współczynnik ogniskowej, czyli długość ogniskowej podzielona przez średnicę obiektywu. Długi współczynnik ogniskowej oznacza większe powiększenie i węższe pole widzenia przy danym okularze, co doskonale sprawdza się przy obserwacjach Księżyca, planet i gwiazd podwójnych. Dla takich obiektów idealny jest współczynnik ogniskowej f/10 lub większy. Jeśli jednak chcemy oglądać szerokie widoki gromad gwiazd, galaktyk i Drogi Mlecznej, lepszy będzie niższy współczynnik ogniskowej. Uzyskacie mniejsze powiększenie, ale zobaczycie więcej nieba. Teleskopy o szerokim polu mają ogniskową f/7 lub mniejszą.

Ogniskowa ma również wpływ na jasność rozległych obiektów, takich jak mgławice lub galaktyki. Na przykład, teleskop o ogniskowej f/5 pokaże obraz o czterokrotnie większej jasności niż teleskop o ogniskowej f/10, przy czym wszystkie inne rzeczy są takie same. Jednak obraz przy f/5 będzie tylko o połowę mniejszy. Jednak na jasność gwiazd, które są punktowymi źródłami światła, ma wpływ tylko apertura teleskopu.

Resolving Power – Sortowanie jednej gwiazdy od drugiej

Na koniec ostatnia ważna liczba każdego teleskopu: rozdzielczość. Rozdzielczość teleskopu jest miarą jego zdolności do rozróżniania małych szczegółów obiektu lub do odróżniania od siebie dwóch bardzo blisko położonych obiektów. Rozdzielczość jest ważna na przykład przy próbach rozdzielenia dwóch blisko siebie położonych gwiazd lub drobnych szczegółów na Księżycu czy planecie. Zdolność rozdzielcza teleskopu z obiektywem o aperturze D (w milimetrach) wynosi

Siła rozdzielcza = 116/D (w arcsekundach)

Rozdzielczość jest wprost proporcjonalna do apertury teleskopu. Luneta 200 mm może rozróżnić szczegóły tak bliskie jak 0,58 arcseconds, czyli dwa razy lepiej niż luneta 100 mm, przy czym wszystkie inne rzeczy są takie same. (Jedna arcsekunda to 1/3600 stopnia). Ale ruch i niestabilności w atmosferze ziemskiej często ograniczają praktyczną rozdzielczość każdego teleskopu do 1″ lub więcej.